介紹一種新型的銑鏜床所用的帶減震功能的升降走臺(tái)

王莘澳

（齊齊哈爾二機(jī)床集團(tuán)有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)院，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

升降走臺(tái)是一種常見(jiàn)的機(jī)床外掛附件，是能隨機(jī)床水平或垂直移動(dòng)而移動(dòng)的操作平臺(tái)，在升降走臺(tái)上可以直接觀察零件加工位置并對(duì)加工情況作調(diào)整，具有隨主機(jī)升降平移等功能。但是隨著銑鏜床的主軸轉(zhuǎn)速要求越來(lái)越高，銑鏜床的震動(dòng)就越來(lái)越大。由于銑鏜床的升降走臺(tái)是在機(jī)床主軸旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的振動(dòng)狀態(tài)下工作，致使在升降走臺(tái)上長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)的操作者的身體產(chǎn)生不良反應(yīng)，對(duì)操作人員的身體健康造成不良影響。

1 設(shè)計(jì)思想

銑鏜床的升降走臺(tái)是由操作間、固定走臺(tái)、活動(dòng)走臺(tái)三大部分組成?；顒?dòng)走臺(tái)是為了更好地觀察工件加工情況，在這里就不多做介紹。而減震裝置主要是安裝在操作間及固定走臺(tái)上。機(jī)床規(guī)格的不同，走臺(tái)的尺寸也不同，但裝置的方法是相同的。即在垂直方向通過(guò)將操作間固定于兩組彈簧之間然后一起固定到固定走臺(tái)上，使操作間在垂直方向上達(dá)到浮動(dòng)的效果；水平方向也是通過(guò)將操作間固定于兩組彈簧之間然后一起固定到固定走臺(tái)上，使操作間在水平方向上達(dá)到浮動(dòng)的效果。這樣走臺(tái)上的整個(gè)操作間都在彈簧間浮動(dòng)。通過(guò)彈簧的吸振功能達(dá)到走臺(tái)整體的減振功能，從而緩解或避免長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)給機(jī)床操作人員帶來(lái)的身體不適。

2 結(jié)構(gòu)及工作原理

2.1 減振升降走臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

如圖1所示，該升降走臺(tái)減震裝置由操作間（2），固定走臺(tái)（6），活動(dòng)走臺(tái)（7）組成。彈簧（1）、操作間（2）、彈簧（3）按順序用螺釘連接固定在固定走臺(tái)（6）的底板上面，使操作間在彈簧浮動(dòng)在固定走臺(tái)上，達(dá)到豎直方向的減振效果。在水平方向?qū)椈桑?）安裝在操作間側(cè)板（4）和固定走臺(tái)（6）之間，已達(dá)到水平方向的減震效果，水平方向的減震裝置總共有4處，通過(guò)擺放使其達(dá)到水平方向的平衡。

圖1 減振升降走臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.2 減振結(jié)構(gòu)計(jì)算

已知：操作間+操作者的重量為1000kg（走臺(tái)尺寸、重量增加可相應(yīng)增大彈簧的型號(hào)），主軸箱中轉(zhuǎn)子質(zhì)量3000kg（將主傳動(dòng)、銑軸等質(zhì)量折合到一起），轉(zhuǎn)速3500r/min，平衡等級(jí)G6.3，求隔振動(dòng)力參數(shù)。

建立力學(xué)模型（力學(xué)模型圖如圖2所示）。

由力學(xué)模型可知，本系統(tǒng)屬于被動(dòng)隔振系統(tǒng)則有：

（2）ω=3500×2π/60=367rad/s

（4）彈簧個(gè)數(shù)及單個(gè)彈簧剛度：彈簧22個(gè)，則單個(gè)彈簧的剛度為：K’=6651309/22=302N/mm

采用圓柱螺旋彈簧；YB 8×32×60；Q81-1，24件 P’=309N/mm；PS=3696N

P’為彈簧剛度，Ps=實(shí)驗(yàn)載荷，彈簧最大變形為：3696/309=12mm

為防止操作間與走臺(tái)相撞，操作間與走臺(tái)距離應(yīng)為：2×δmax=0.0052mm

（6）瞬時(shí)最大相對(duì)運(yùn)動(dòng)響應(yīng)：δmax=5δ0=0.0026m

（7）隔振彈簧的設(shè)計(jì)參數(shù)：彈簧的最小、工作和極限變形量分別為

（8）對(duì)應(yīng)彈簧變形量的總彈性恢復(fù)力：

3 工作原理

在垂直方向通過(guò)將操作間固定于兩組彈簧之間然后一起固定到固定走臺(tái)上，使操作間在垂直方向上達(dá)到浮動(dòng)的效果；水平方向也是通過(guò)將操作間固定于兩組彈簧之間然后一起固定到固定走臺(tái)上，使操作間在水平方向上達(dá)到浮動(dòng)的效果。這樣走臺(tái)上的整個(gè)操作間都在彈簧間浮動(dòng)。通過(guò)彈簧的吸振功能達(dá)到走臺(tái)整體的減振功能，從而緩解或避免長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)給機(jī)床操作人員帶來(lái)的身體不適。

4 應(yīng)用范圍

目前減震升降走臺(tái)已廣泛用于各系列銑鏜床上。 此裝置的成功研制和應(yīng)用，減小了由于機(jī)床主軸高速旋轉(zhuǎn)給走臺(tái)帶來(lái)的振動(dòng)。極大限度的保證了操作人員長(zhǎng)時(shí)間操作的身體健康。

5 結(jié)語(yǔ)

目前采用該裝置的數(shù)控落地銑鏜床已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，廣泛用于國(guó)防軍工、航空航天、機(jī)械、能源、船舶、核電等復(fù)雜、異形件的加工行業(yè)，對(duì)民族裝備工業(yè)的振興及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要意義。

［1］現(xiàn)代實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).現(xiàn)代實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.